EA010995B1 - Single phase unidirectional surface acoustic transducer and improved reflectors - Google Patents
Single phase unidirectional surface acoustic transducer and improved reflectors Download PDFInfo
- Publication number
- EA010995B1 EA010995B1 EA200600550A EA200600550A EA010995B1 EA 010995 B1 EA010995 B1 EA 010995B1 EA 200600550 A EA200600550 A EA 200600550A EA 200600550 A EA200600550 A EA 200600550A EA 010995 B1 EA010995 B1 EA 010995B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- reflector
- electrodes
- saw
- wavelength
- polling pulse
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02637—Details concerning reflective or coupling arrays
- H03H9/02685—Grating lines having particular arrangements
- H03H9/02771—Reflector banks
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/02535—Details of surface acoustic wave devices
- H03H9/02637—Details concerning reflective or coupling arrays
- H03H9/02685—Grating lines having particular arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
- H03H9/02—Details
- H03H9/125—Driving means, e.g. electrodes, coils
- H03H9/145—Driving means, e.g. electrodes, coils for networks using surface acoustic waves
- H03H9/14502—Surface acoustic wave [SAW] transducers for a particular purpose
- H03H9/14505—Unidirectional SAW transducers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
В общем, данное изобретение относится к устройствам на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и, более конкретно, к однофазному однонаправленному преобразователю поверхностных акустических волн и усовершенствованным отражателям для ПАВ-устройств.In General, this invention relates to devices for surface acoustic waves (SAWs) and, more specifically, to a single-phase unidirectional transducer of surface acoustic waves and advanced reflectors for SAW devices.
Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Постоянная миниатюризации электронных устройств требует от разработчиков создания все более компактных и эффективных компонентов. Например, системы беспроводной связи требуют все большей эффективности от пассивных компонентов, используемых для обработки сигналов, особенно работающих на частотах выше 1 ГГц. В случае ПАВ-фильтров обычно имеют место такие требования, как малые вносимые потери, малая неравномерность АЧХ в полосе пропускания, высокая степень линейности фазочастотной характеристики и высокая избирательность. Для удовлетворения этих требований часто используются однофазные однонаправленные преобразователи (δΡυΌΤ). δΡυΌΤ-устройства также могут использоваться в ПАВ-датчиках и радиочастотных идентификационных ПАВ-метках.The constant miniaturization of electronic devices requires developers to create increasingly compact and efficient components. For example, wireless communication systems require ever-increasing efficiency from passive components used to process signals, especially those operating at frequencies above 1 GHz. In the case of SAW filters, such requirements as low insertion loss, low frequency response unevenness in the passband, a high degree of linearity of the phase-frequency characteristic, and high selectivity usually occur. To meet these requirements, single-phase unidirectional converters (δΡυΌΤ) are often used. δΡυΌΤ devices can also be used in SAW sensors and radio frequency identification SAW tags.
Конструкция δΡυΌΤ обусловливает размещение отражателей и преобразователей таким образом, чтобы в каждой ячейке центр преобразования был смещен относительно центра отражения. В идеальном случае этот сдвиг фазы должен составлять ±π/2. В большинстве конструкций δΡυΌΤ для обеспечения преобразования без отражения используют электроды шириной в одну восьмую длины релеевской ПАВ и отражатели шириной от одной четвертой до трех восьмых длины волны. В большинстве случаев используют электроды шириной в одну восьмую длины волны или еще уже. Как следствие, в ГГцдиапазоне критические размеры электродов выходят за пределы технических возможностей технологий крупномасштабного производства, основанных на оптической литографии.The design δΡυΌΤ determines the placement of reflectors and converters in such a way that in each cell the conversion center is offset from the center of reflection. In the ideal case, this phase shift should be ± π / 2. In most designs, δΡυΌΤ to ensure conversion without reflection, use electrodes with a width of one-eighth of the length of the Rayleigh surfactant and reflectors with a width of one fourth to three-eighths of the wavelength. In most cases, electrodes with a width of one-eighth of a wavelength or even narrower are used. As a result, in the GHz range, the critical sizes of electrodes go beyond the technical capabilities of large-scale production technologies based on optical lithography.
Для ПАВ-устройств, работающих на частоте 2 ГГц и выше, длина волны составляет приблизительно 2 мкм. Таким образом, электрод шириной в одну восьмую длины волны имеет абсолютную ширину приблизительно 0,25 мкм. При толщине 2-10% длины волны абсолютная высота электрода равна приблизительно 40-200 нм. Из-за столь малого поперечного сечения алюминиевого электрода активные потери становятся неприемлемо высокими. По этой причине δΡυΌΤ редко применяются с частотами, превышающими 1 ГГц.For SAW devices operating at a frequency of 2 GHz or higher, the wavelength is approximately 2 μm. Thus, an electrode with an eighth wavelength width has an absolute width of approximately 0.25 μm. With a thickness of 2-10% of the wavelength, the absolute height of the electrode is approximately 40-200 nm. Due to such a small cross section of the aluminum electrode, active losses become unacceptably high. For this reason, δΡυΌΤ are rarely used with frequencies exceeding 1 GHz.
Таким образом, в данной области техники существует потребность в однонаправленном преобразователе с малыми потерями, способном работать на подложке с частотами, превышающими 1 ГГц, которой мог бы быть изготовлен с использованием технологий крупномасштабного производства, основанных на оптической литографии.Thus, in the art there is a need for a low-loss unidirectional converter capable of operating on a substrate with frequencies exceeding 1 GHz, which could be manufactured using large-scale production techniques based on optical lithography.
В данной области техники существует также потребность в отражателях усовершенствованной формы для радиочастотных идентификационных ПАВ-меток. Для идентификационных ПАВ-меток важно улавливать как можно больше энергии, отраженной в ответ на выработанный преобразователем импульс опроса. Если расположенный на подложке алюминиевый отражатель имеет такой же размер, как и преобразователь, и если этот отражатель прямой и по существу перпендикулярен импульсу опроса, то существенное количество энергии, вырабатываемой преобразователем, не войдет в отраженный импульс. Это объясняется тем, что часть импульса, вырабатываемого преобразователем, не попадет на отражатель вследствие его «расширения» по мере распространения от преобразователя по поверхности ПАВ-метки.There is also a need in the art for improved reflectors for radio frequency identification SAW tags. For SAW identification tags, it is important to capture as much energy as possible reflected in response to the polling pulse generated by the converter. If the aluminum reflector located on the substrate is the same size as the transducer, and if this reflector is direct and substantially perpendicular to the polling pulse, then a substantial amount of the energy generated by the transducer will not enter the reflected pulse. This is explained by the fact that part of the pulse generated by the converter does not reach the reflector due to its “expansion” as it spreads from the converter along the surface of the SAW tag.
Таким образом, в данной области техники существует потребность в усовершенствованном отражателе для ПАВ-меток, который был бы способен улавливать больше энергии импульса опроса и возвращать на преобразователь более сильный отраженный сигнал.Thus, there is a need in the art for an improved reflector for SAW tags that is capable of capturing more polling pulse energy and returning a stronger reflected signal to the converter.
Краткое изложение сущности изобретенияSummary of the invention
Для разрешения отмеченных выше проблем, присущих известным техническим решениям, настоящее изобретение предлагает однонаправленный преобразователь для ПАВ-устройства. В одном варианте осуществления такое устройство имеет (1) определенный участок на пьезоэлектрической подложке, в пределах которого расположен разомкнутый отражатель, перпендикулярный направлению распространения ПАВ; и (2) пару электродов преобразователя с низкой отражательной способностью, расположенных в пределах упомянутого определенного участка и подключенных к противоположным шинам, причем эти электроды перпендикулярны направлению распространения ПАВ и размещены так, что центр возбуждения этой пары электродов находится от отражателя на расстоянии, приблизительно равном семи восьмым длины релеевской волны на центральной частоте.To solve the above problems inherent in known technical solutions, the present invention provides a unidirectional converter for a SAW device. In one embodiment, such a device has (1) a specific area on a piezoelectric substrate, within which there is an open reflector perpendicular to the direction of propagation of the surfactant; and (2) a pair of electrodes of the transducer with low reflectivity, located within the specified specific area and connected to opposite buses, and these electrodes are perpendicular to the direction of propagation of the surfactant and placed so that the center of excitation of this pair of electrodes is from the reflector at a distance of approximately seven eighth of the Rayleigh wavelength at the center frequency.
Таким образом, настоящее изобретение предлагает преобразователь, который будет концентрировать энергию ПАВ в одном направлении на ПАВ-подложке. Такое устройство имеет преимущество в случае таких ПАВ-устройств, как идентификационные ПАВ-метки. Для радиочастотных (КЕШ) ПАВметок желательно иметь лишь один набор отраженных сигналов. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает более мощный импульс опроса, поскольку вырабатываемая преобразователем энергия, которая в противном случае рассеивалась бы, складывается с энергией ПАВ-импульса опроса.Thus, the present invention provides a converter that will concentrate surfactant energy in one direction on a surfactant substrate. Such a device has an advantage in the case of such SAW devices as identification SAW tags. For radio frequency (CACH) SAW tags, it is desirable to have only one set of reflected signals. In addition, the present invention provides a more powerful interrogation pulse, since the energy generated by the converter, which would otherwise be dissipated, is added to the energy of the surfactant interrogation pulse.
- 1 010995- 1 010995
В одном варианте осуществления изобретения предусмотрено расположение упомянутого определенного участка на расстоянии, приблизительно равном удвоенной длине релеевской волны на центральной частоте ПАВ, сложенной с длиной релеевской волны на центральной частоте ПАВ, умноженной на положительное целое число минус один. В другом варианте осуществления расстояние между электродами преобразователя приблизительно равно половине длины релеевской волны на центральной частоте ПАВ. А в еще одном варианте осуществления ширина каждого электрода преобразователя приблизительно равна одной четвертой длины релеевской волны на центральной частоте ПАВ.In one embodiment, the invention provides for the location of said specific section at a distance approximately equal to twice the length of the Rayleigh wave at the center frequency of the surfactant, combined with the length of the Rayleigh wave at the center frequency of the surfactant multiplied by a positive integer minus one. In another embodiment, the distance between the electrodes of the transducer is approximately equal to half the length of the Rayleigh wave at the center frequency of the surfactant. And in yet another embodiment, the width of each transducer electrode is approximately equal to one fourth of the Rayleigh wavelength at the center frequency of the SAW.
Предпочтительным является изготовление как отражателя, так и электродов преобразователя из алюминия. В одном варианте осуществления изобретения предусмотрена низкая общая отражательная способность электродов. В одном из вариантов осуществления изобретения электроды имеют толщину, приблизительно равную одной десятой длины релеевской волны на центральной частоте ПАВ. В предпочтительном варианте осуществления предусмотрено устройство, имеющее пьезоэлектрическую подложку, механическая отражательная способность которой противоположна по знаку электрической составляющей отражательной способности пары электродов и отражателя. Такой пьезоэлектрической подложкой является 128° Ы№03.Preferred is the manufacture of both the reflector and the transducer electrodes of aluminum. In one embodiment of the invention, low total reflectivity of the electrodes is provided. In one embodiment of the invention, the electrodes have a thickness approximately equal to one tenth of the length of the Rayleigh wave at the center frequency of the surfactant. In a preferred embodiment, a device is provided having a piezoelectric substrate, the mechanical reflectivity of which is opposite in sign of the electrical component of the reflectivity of the pair of electrodes and reflector. Such a piezoelectric substrate is 128 ° N # 0 3 .
В еще одном варианте осуществления ширина электродов составляет менее одной четверти длины волны. В еще одном варианте осуществления ширина отражателя находится в пределах 0,3-0,5 длины волны.In yet another embodiment, the width of the electrodes is less than one quarter of the wavelength. In yet another embodiment, the width of the reflector is in the range of 0.3-0.5 wavelengths.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрены по меньшей мере два разомкнутых отражателя шириной приблизительно в одну четвертую длины волны с расстоянием между ними приблизительно в половину длины волны. В еще одном варианте осуществления изобретения центр возбуждения пары электродов, расположенный от отражателя на расстоянии, приблизительно равном семи восьмым длины релеевской волны на центральной частоте ПАВ, варьирует в пределах плюсминус десять процентов от семи восьмых длины релеевской волны.In a preferred embodiment of the invention, at least two open reflectors are provided with a width of approximately one fourth wavelength with a distance between them of approximately half the wavelength. In yet another embodiment of the invention, the center of excitation of a pair of electrodes located at a distance of approximately seven-eighth of the length of the Rayleigh wave at the center frequency of the surfactant varies from plus to ten percent of seven-eighths of the length of the Rayleigh wave.
В одном варианте осуществления изобретения, обеспечивающем полезные преимущества, предусмотрены несколько пар электродов, каждая из которых смещена на расстояние, кратное длине волны, и соединена с теми же шинами и в той же последовательности полярности. В еще одном варианте осуществления устройство дополнительно содержит множество эквивалентных отражателей, причем каждый отражатель смещен относительно другого на расстояние, кратное длине волны, так что отражатели не перекрывают электроды.In one embodiment of the invention, which provides useful advantages, several pairs of electrodes are provided, each of which is offset by a multiple of the wavelength, and connected to the same buses and in the same polarity sequence. In yet another embodiment, the device further comprises a plurality of equivalent reflectors, each reflector offset from the other by a multiple of the wavelength, so that the reflectors do not overlap the electrodes.
В еще одном варианте осуществления устройства, обеспечивающем полезные преимущества, предусматривается периодическое множество таких определенных участков. В этом варианте осуществления периодическое множество таких определенных участков расположено квазипериодически с периодом, равным длине такого определенного участка или превышающим эту длину на целое количество длин волны, причем длина волны медленно изменяется (с линейным изменением частоты) по мере перемещения по пьезоэлектрической подложке. Изобретение в описанной форме может эффективно использоваться в однонаправленном ПАВ-преобразователе для обеспечения малых потерь.In yet another embodiment of the apparatus providing beneficial advantages, a plurality of such defined areas are provided periodically. In this embodiment, the periodic set of such defined sections is located quasiperiodically with a period equal to the length of such a specific section or exceeding this length by an integer number of wavelengths, the wavelength slowly changing (with a linear frequency change) as it moves along the piezoelectric substrate. The invention in the described form can be effectively used in a unidirectional SAW converter to ensure low losses.
В еще одном варианте осуществления изобретения предусмотрены несколько таких определенных участков, расположенных в параллельных акустических подканалах, разнесенных на расстояние, сравнимое с длиной волны, в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны, и также параллельно соединенных электрически.In yet another embodiment of the invention, several such defined areas are provided located in parallel acoustic subchannels spaced a distance comparable to the wavelength in a direction perpendicular to the direction of wave propagation, and also in parallel electrically connected.
Разумеется, одной из важнейших областей применения настоящего изобретения являются идентификационные ПАВ-метки. Соответственно, раскрытое в данном тексте устройство может эффективно использоваться таким образом, чтобы упомянутый определенный участок находился на идентификационной ПАВ-метке.Of course, one of the most important areas of application of the present invention are identification SAW tags. Accordingly, the device disclosed in this text can be effectively used so that the aforementioned specific area is located on the identification SAW tag.
Одним особенно полезным вариантом осуществления изобретения предусматривается ПАВустройство, имеющее (1) пьезоэлектрическую подложку с расположенным на ней ПАВпреобразователем; и (2) расположенный на подложке отражатель для отражения ответа на импульс опроса, выработанного ПАВ-преобразователем, причем упомянутый отражатель на подложке выполнен в существенной степени соответствующим зоне дифракции импульса опроса. В одном варианте осуществления отражатель расположен в дальней зоне импульса опроса, тогда как в другом варианте он расположен в ближней зоне.One particularly useful embodiment of the invention provides a SAW device having (1) a piezoelectric substrate with a SAW transducer disposed thereon; and (2) a reflector located on the substrate to reflect the response to the polling pulse generated by the SAW converter, said reflector on the substrate being made substantially corresponding to the diffraction zone of the polling pulse. In one embodiment, the reflector is located in the far zone of the polling pulse, while in another embodiment, it is located in the near zone.
Разумеется, упомянутое устройство может иметь и несколько расположенных на подложке отражателей. В таком случае по меньшей мере один из этих нескольких отражателей может быть расположен в ближней зоне и по меньшей мере один из этих нескольких отражателей может быть расположен в дальней зоне импульса опроса. Такой вариант также будет охвачен объемом настоящего изобретения.Of course, the aforementioned device may have several reflectors located on the substrate. In this case, at least one of these several reflectors may be located in the near zone and at least one of these several reflectors may be located in the far zone of the polling pulse. Such an option will also be covered by the scope of the present invention.
Настоящее изобретение также предусматривает искривление отражателя, в существенной степени соответствующее контуру постоянной фазы в зоне дифракции импульса опроса. В еще одном варианте осуществления отражатель искривлен таким образом, чтобы в существенной степени соответствовать контуру постоянной амплитуды в зоне дифракции импульса опроса. А в еще одном варианте осуществления отражатель искривлен таким образом, чтобы в существенной степени соответствовать контуру постоянной фазы и контуру постоянной амплитуды в зоне дифракции импульса опроса. Один из особенThe present invention also provides for the curvature of the reflector, substantially corresponding to the constant phase circuit in the diffraction zone of the polling pulse. In yet another embodiment, the reflector is curved in such a way as to substantially correspond to a constant amplitude contour in the diffraction zone of the polling pulse. In yet another embodiment, the reflector is curved so as to substantially correspond to the constant phase loop and the constant amplitude loop in the diffraction zone of the polling pulse. One of the features
- 2 010995 но полезных вариантов осуществления предусматривает сегментирование отражателя для придания ему формы со значительной кривизной, в существенной степени соответствующей либо контуру постоянной фазы, либо контуру постоянной амплитуды в дифракционной зоне импульса опроса.- 2 010995 but useful embodiments provide for segmentation of the reflector to give it a shape with significant curvature, substantially corresponding to either the constant phase loop or the constant amplitude loop in the diffraction zone of the polling pulse.
Настоящее изобретение может быть также полезным для обеспечения такой фокусировки отражателем отраженного импульса на преобразователе, при которой отраженный сигнал по существу соответствует распределению амплитуд и фаз импульса опроса.The present invention may also be useful to provide such a focusing of the reflected pulse reflector on the converter, in which the reflected signal essentially corresponds to the distribution of the amplitudes and phases of the polling pulse.
Изобретение может применяться как в случае, когда отражателем является разомкнутая металлическая полоска, так и в случае, когда отражателем является замкнутая накоротко металлическая полоска. Оно может применяться и при использовании неметаллических отражателей. В одном варианте осуществления изобретения предусмотрено сегментирование отражателя. В случае сегментированного отражателя в одном варианте осуществления между каждым из сегментов предусмотрено пространство, приблизительно равное одной четверти длины волны. В еще одном варианте осуществления отражатель сконструирован так, чтобы охватывать главный лепесток и первые боковые лепестки импульса опроса. В варианте осуществления, в котором отражатель охватывает главный лепесток и первые боковые лепестки импульса опроса, из шестнадцати сегментов восемь используют для главного лепестка и по четыре - для каждого из боковых лепестков.The invention can be applied both in the case when the reflector is an open metal strip, and in the case when the reflector is a short-circuited metal strip. It can also be used when using non-metallic reflectors. In one embodiment, reflector segmentation is provided. In the case of a segmented reflector, in one embodiment, a space of approximately one quarter of the wavelength is provided between each of the segments. In yet another embodiment, the reflector is designed to span the main lobe and the first side lobes of the polling pulse. In an embodiment in which a reflector covers the main lobe and the first side lobes of the polling pulse, out of sixteen segments, eight are used for the main lobe and four for each of the side lobes.
Одним важным вариантом осуществления изобретения предусмотрено ПАВ-устройство, имеющее (1) пьезоэлектрическую подложку с расположенным на ней ПАВ-преобразователем; и (2) отражатель на подложке, отражающий ответный сигнал на импульс опроса, выработанный ПАВ-преобразователем, причем отражатель на подложке обладает значительной кривизной, в существенной степени соответствующей амплитуде и фазе зоны дифракции импульса опроса.One important embodiment of the invention provides a SAW device having (1) a piezoelectric substrate with a SAW transducer disposed thereon; and (2) a reflector on a substrate reflecting a response signal to a polling pulse generated by a SAW converter, the reflector on the substrate having significant curvature substantially corresponding to the amplitude and phase of the diffraction zone of the polling pulse.
Вышеизложенное дает общее представление о предпочтительных и альтернативных особенностях настоящего изобретения и позволяет специалистам в данной области техники лучше понять последующее подробное описание изобретения. Прочие особенности данного изобретения, которые составляют предмет формулы изобретения, описываются ниже. Специалистам в данной области техники будет понятно, что описанный принцип и конкретный вариант осуществления может быть легко использован как основа для разработки или модификации других конструкций для достижения тех же целей, что поставлены и в данном изобретении. Специалистам в данной области техники следует иметь в виду, что такие эквивалентные конструкции не выходят за рамки сущности и объема данного изобретения.The foregoing provides an overview of the preferred and alternative features of the present invention and allows those skilled in the art to better understand the following detailed description of the invention. Other features of this invention, which are the subject of the claims, are described below. Those skilled in the art will understand that the described principle and specific embodiment can easily be used as a basis for developing or modifying other designs to achieve the same goals as those set forth in this invention. Specialists in the art should bear in mind that such equivalent constructions do not go beyond the essence and scope of this invention.
Краткое описание прилагаемых чертежейBrief description of the attached drawings
Для более полного понимания сущности данного изобретения ниже следует подробное описание, при ознакомлении с которым следует обращаться к прилагаемым чертежам, на которых:For a more complete understanding of the essence of the present invention, a detailed description follows, when reading which should refer to the accompanying drawings, on which:
фиг. 1 - устройство с однонаправленным преобразователем, выполненное в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 1 - device with a unidirectional converter, made in accordance with the present invention;
фиг. 2 - вариант выполненного в соответствии с настоящим изобретением однонаправленного преобразователя, в котором используется более чем одна пара электродов;FIG. 2 is an embodiment of a unidirectional converter made in accordance with the present invention, in which more than one pair of electrodes is used;
фиг. 3 иллюстрирует регулирование преобразовательной и отражательной способностей ПАВустройства путем использования множества пар электродов преобразователя и отражателей;FIG. 3 illustrates the regulation of the conversion and reflectivity of a SAW device by using a plurality of pairs of transducer electrodes and reflectors;
фиг. 4 - базовый вариант выполненного в соответствии с настоящим изобретением однонаправленного преобразователя, в котором используются периодически распределенные 8РиОТ-ячейки. такого типа, как показан на фиг. 1;FIG. 4 is a basic embodiment of a unidirectional converter made in accordance with the present invention, in which periodically distributed 8RiOT cells are used. of the type shown in FIG. one;
фиг. 5 - ПАВ-фильтр, в котором используется по меньшей мере один однонаправленный преобразователь, выполненный в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 5 - SAW filter, which uses at least one unidirectional Converter, made in accordance with the present invention;
фиг. 6 - параллельно соединенные ПАВ-преобразователи, вырабатывающие поверхностные акустические волны в общем акустическом канале;FIG. 6 - parallel-connected SAW transducers generating surface acoustic waves in a common acoustic channel;
фиг. 7 - ПАВ-метка, в которой используется по меньшей мере один однонаправленный преобразователь, выполненный в соответствии с настоящим изобретением;FIG. 7 - SAW tag, which uses at least one unidirectional Converter, made in accordance with the present invention;
фиг. 8А-8Е иллюстрируют профили амплитуды и фазы дифрагированной волны импульса опроса на пьезоэлектрической подложке на разных расстояниях от преобразователя;FIG. 8A-8E illustrate the amplitude and phase profiles of the diffracted wave of a polling pulse on a piezoelectric substrate at different distances from the transducer;
фиг. 9 - выполненный в соответствии с настоящим изобретением отражатель для установки на пьезоэлектрической подложке, выполненный в существенной степени соответствующим дифракционной зоне импульса опроса;FIG. 9 is a reflector made in accordance with the present invention for installation on a piezoelectric substrate, made substantially corresponding to the diffraction zone of the polling pulse;
фиг. 10 - типичная ПАВ-метка, в которой используются отражатели такого типа, который показан на фиг. 9; и фиг. 11 - типичный пример выполненного в соответствии с настоящим изобретением сегментированного металлического разомкнутого отражателя, в существенной степени соответствующего амплитуде и контуру постоянной фазы дифракционной зоны импульса опроса.FIG. 10 is a typical SAW tag using reflectors of the type shown in FIG. nine; and FIG. 11 is a typical example of a segmented metal open reflector made in accordance with the present invention, substantially corresponding to the amplitude and constant phase profile of the diffraction zone of the polling pulse.
- 3 010995- 3 010995
Подробное описаниеDetailed description
На фиг. 1 показано устройство 100 с однонаправленным преобразователем, выполненное в соответствии с настоящим изобретением. Показан вид сверху пьезоэлектрической подложки 150, на поверхности 155 которой имеется ячейка 110. Ячейка 110 имеет длину 120, приблизительно равную двум длинам релеевской ПАВ (определенной на центральной частоте ПАВ, вырабатываемой на пьезоэлектрической подложке 150). В ячейке 110 показаны «плавающий» или разомкнутый отражатель 130, характеризующийся высокой отражательной способностью и имеющий ширину в половину длины волны, и пара электродов 140, характеризующихся низкой отражательной способностью и имеющих ширину в четверть длины волны, используемых для возбуждения ПАВ на пьезоэлектрической подложке. Каждый из электродов 140 подключен к линиям шины 160 так, что электроды 140 подключены к линиям шины 160 противоположной полярности. В показанном устройстве 100 с парой электродов 140, подключенных к линиям шины 160 противоположной полярности, внутреннее отражение «плавающего» отражателя 130 используется для того, чтобы превратить электроды 140 в однонаправленный ПАВ-преобразователь.In FIG. 1 shows a device 100 with a unidirectional converter made in accordance with the present invention. Shows a top view of the piezoelectric substrate 150, on the surface 155 of which there is a cell 110. The cell 110 has a length of 120, approximately equal to the two lengths of the Rayleigh surfactant (determined at the center frequency of the surfactant generated on the piezoelectric substrate 150). Cell 110 shows a "floating" or open reflector 130, characterized by high reflectivity and having a width of half a wavelength, and a pair of electrodes 140, characterized by low reflectivity and having a width of a quarter wavelength, used to excite a surfactant on a piezoelectric substrate. Each of the electrodes 140 is connected to bus lines 160 so that the electrodes 140 are connected to bus lines 160 of opposite polarity. In the device 100 shown, with a pair of electrodes 140 connected to opposite polarity bus lines 160, the internal reflection of the “floating” reflector 130 is used to turn the electrodes 140 into a unidirectional SAW converter.
Данное изобретение предлагает однонаправленный ПАВ-преобразователь, выполненный на пьезоэлектрической подложке 150 в области, имеющей длину 120, приблизительно равную двойной длине релеевской волны на центральной частоте ПАВ, сложенной с длиной релеевской волны на центральной частоте ПАВ, умноженной на положительное целое число минус один. В варианте осуществления, иллюстрированном на фиг. 1, это положительное целое число принимается равным единице, так что длина 120 равна двойной длине релеевской волны. Направление распространения 170 ПАВ - слева направо. Электроды 140, которые могут быть алюминиевыми, расположены приблизительно перпендикулярно направлению распространения 170, с расстоянием между ними, приблизительно равным половине длины релеевской волны. Ширина каждого электрода 140 приблизительно равна одной четвертой длины релеевской волны, и каждый из них подключен, соответственно, к линии шины 160 противоположной полярности.The present invention provides a unidirectional SAW transducer made on a piezoelectric substrate 150 in a region having a length of 120 approximately equal to the double Rayleigh wavelength at the SAW center frequency, combined with the Rayleigh wavelength at the SAW center frequency multiplied by a positive integer minus one. In the embodiment illustrated in FIG. 1, this positive integer is taken to be unity, so that the length 120 is equal to the double length of the Rayleigh wave. The direction of propagation of 170 surfactants is from left to right. The electrodes 140, which may be aluminum, are located approximately perpendicular to the direction of propagation 170, with a distance between them approximately equal to half the length of the Rayleigh wave. The width of each electrode 140 is approximately equal to one fourth of the Rayleigh wavelength, and each of them is connected, respectively, to the bus line 160 of opposite polarity.
В ячейке 110 расположен разомкнутый отражатель 130 (который может быть алюминиевым), ориентированный параллельно паре электродов 140. Отражатель 130 расположен так, что центр отражения находится на расстоянии приблизительно в семь восьмых длины волны от центра возбуждения пары электродов 140, который принимается за центр промежутка между электродами 140. При этом преобладающее направление ПАВ от отражателя 130 к паре электродов 140.An open reflector 130 (which may be aluminum) is located in the cell 110, oriented parallel to the pair of electrodes 140. The reflector 130 is located so that the center of reflection is approximately seven-eighths of the wavelength from the center of excitation of the pair of electrodes 140, which is taken as the center of the gap between electrodes 140. The prevailing direction of the surfactant from the reflector 130 to the pair of electrodes 140.
В некоторых пьезоэлектрических подложках 150 механическая составляющая отражательной способности по знаку противоположна электрической составляющей отражательной способности. При использовании таких пьезоэлектрических подложек 150 обеспечиваются малые потери для «плавающих» или замкнутых отражателей 130 шириной в четверть длины волны и электродов 140 благодаря по существу полной компенсации общей отражательной способности электродов 140. Примером такого материала подложки является 128° ЫИЬОз, где электроды 140 шириной в четверть длины волны имеют низкую отражательную способность, как для толщины алюминиевого электрода 140, приблизительно равной 0,1-10% от длины волны. В качестве материала для отражателей и электродов можно также использовать сплавы на основе алюминия, например, А1Си с низким содержанием Си, и другие. Для достижения максимальной отражательной способности ширина разомкнутого отражателя 130 выбирается в интервале от 0,3 до 0,5 длины волны. Центр отражения находится приблизительно в центре замкнутого или «плавающего» отражателя 130, а центр возбуждения находится в центре промежутка между электродами 140 шириной в четверть длины волны. Номинальное расстояние от центра отражения до центра возбуждения можно варьировать в пределах ±10% от длины волны, путем изменения положения отражателя 130 в ячейке 110 его соответствующим смещением, для определения оптимальной однонаправленности. На фиг. 1 ПАВ распространяется в основном вправо. Сравнение выработанных и отраженных распространяющихся вперед волн (пренебрегая отражательной способностью штырей электродов 140 шириной в четверть длины волны) в пределах ячейки 110 показывает, что разность фаз равняется 4π, и, таким образом, наложение распространяющихся волн не является деструктивным. Фаза коэффициента отражения составляет ±π/2, а опорная точка расположена в центре разомкнутого отражателя на 128° Ь1ПЬО3. Для противоположного направления разность фаз выработанного и отраженного сигналов составляет 5π, и они будут взаимно компенсировать друг друга. Все критические размеры в этой конструкции, включая промежутки, имеют порядок одной четверти длины волны.In some piezoelectric substrates 150, the mechanical component of reflectivity in sign is opposite to the electrical component of reflectivity. By using such piezoelectric substrates 150, small losses are achieved for “floating” or closed reflectors 130 of a quarter wavelength and electrodes 140 due to the substantially complete compensation of the total reflectivity of the electrodes 140. An example of such a substrate material is 128 ° LiO3, where electrodes 140 are wide a quarter of the wavelength have a low reflectivity, as for the thickness of the aluminum electrode 140, approximately equal to 0.1-10% of the wavelength. As a material for reflectors and electrodes, you can also use aluminum-based alloys, for example, A1Ci with a low content of Cu, and others. To achieve maximum reflectivity, the width of the open reflector 130 is selected in the range from 0.3 to 0.5 wavelength. The center of reflection is located approximately in the center of the closed or “floating” reflector 130, and the center of excitation is located in the center of the gap between the electrodes 140, a quarter of the wavelength. The nominal distance from the center of reflection to the center of excitation can be varied within ± 10% of the wavelength, by changing the position of the reflector 130 in the cell 110 with its corresponding offset, to determine the optimal unidirectionality. In FIG. 1 surfactant is distributed mainly to the right. A comparison of the generated and reflected forward-propagating waves (neglecting the reflectivity of the electrode pins 140 a quarter of the wavelength) within the cell 110 shows that the phase difference is 4π, and thus the superposition of the propagating waves is not destructive. Of the reflection coefficient phase of ± π / 2, and the reference point is located in the center of the open reflector 128 ° 1PO 3. For the opposite direction, the phase difference between the generated and reflected signals is 5π, and they will mutually compensate each other. All critical dimensions in this design, including gaps, are of the order of one quarter of the wavelength.
При использовании 128° Ь1ПЬО3 электроды 140 шириной четверть длины волны при толщине металла в пределах 0,1-10% длины волны имеют низкую отражательную способность. На практике для 128° Ь1ПЬО3 наиболее подходящими для целей данного изобретения является толщина металла в пределах 18%. Диапазон толщины ограничен повышенным удельным сопротивлением в случае малой толщины и трудностями производства алюминиевых профилей с высоким коэффициентом относительного удлинения в случае большой толщины. Более того, для каждой конкретной толщины можно найти или определить коэффициент металлизации (а/р), соответствующий убывающей отражательной способности электродов 140.When using 128 ° L1B3O 3 electrodes 140 with a quarter wavelength width and a metal thickness in the range of 0.1-10% of the wavelength, they have low reflectivity. In practice, to 128 ° 1PO 3 most suitable for the purposes of this invention is the metal thickness in the range of 18%. The thickness range is limited by increased resistivity in the case of small thicknesses and difficulties in producing aluminum profiles with a high elongation coefficient in the case of large thicknesses. Moreover, for each specific thickness, it is possible to find or determine the metallization coefficient (a / p) corresponding to the decreasing reflectivity of the electrodes 140.
Например, в замкнутой длинной решетке коэффициент отражения для а/р=0,5 близок к нулю при относительной толщине алюминия 2,5%. При большей толщине для достижения низкой отражательнойFor example, in a closed long grating, the reflection coefficient for a / p = 0.5 is close to zero with a relative thickness of aluminum of 2.5%. With greater thickness to achieve low reflectivity
- 4 010995 способности коэффициент металлизации необходимо уменьшить. Обнаружено, что для одиночного «плавающего», или разомкнутого, отражателя 130 шириной в половину длины волны коэффициент отражения значительно выше, чем для замкнутых электродов 140 шириной в четверть длины волны, причем максимальное значение он приобретает для коэффициентов металлизации а/р между 0,3 и 0,5.- 4 010995 ability coefficient of metallization must be reduced. It was found that for a single “floating”, or open, reflector 130 half the wavelength wide, the reflection coefficient is much higher than for closed electrodes 140 wide for a quarter wavelength, and it acquires the maximum value for metallization coefficients a / p between 0.3 and 0.5.
Очевидно, что подобные подходы могут быть применены и в случае других подложек и материалов для электродов и отражателей, характеризующихся противоположными по знаку механической и электрической отражательными способностями. Еще одним примером, удовлетворяющим этому критерию, является ΥΖ-υΝ6Ο3. Существенной особенностью изобретения является использование описанных выше конструкций в качестве слабо отражающих электродов 140 и сильных отражателей 130.Obviously, similar approaches can be applied in the case of other substrates and materials for electrodes and reflectors, characterized by opposite in sign mechanical and electrical reflectivity. Another example satisfying this criterion is ΥΖ-υΝ6Ο 3 . An essential feature of the invention is the use of the above structures as weakly reflecting electrodes 140 and strong reflectors 130.
На фиг. 2 представлен вариант осуществления устройства 200 с однонаправленным преобразователем. В данном устройстве используются преобразователь и пара отражателей 230. В этом варианте осуществления ячейка 210 имеет пару «плавающих», или разомкнутых, отражателей 230, причем каждый такой отражатель 230 имеет ширину, приблизительно равную четверти длины волны. Расстояние между отражателями 230 приблизительно равно половине длины волны. Центр отражения принимается посередине промежутка между двумя отражателями 230. Номинальное расстояние от центра отражения до центра возбуждения электродов 240 составляет семь восьмых длины волны, и его можно варьировать в пределах ±10% периода электродов 240 преобразователя, сдвигая отражатели 230 в пределах ячейки 210 для нахождения оптимальной однонаправленности. Пара отражателей 230 помещена между двумя парами электродов 240 преобразователя, которые последовательно подключены к двум шинам 260. Критические размеры этой конструкции - порядка одной восьмой длины волны, что делает эту конструкцию менее привлекательной для задач, где применяются высокие частоты, по сравнению с конструкцией, описанной выше со ссылками на фиг. 1.In FIG. 2 shows an embodiment of a device 200 with a unidirectional converter. A transducer and a pair of reflectors 230 are used in this device. In this embodiment, the cell 210 has a pair of “floating” or open reflectors 230, each such reflector 230 having a width of approximately a quarter wavelength. The distance between the reflectors 230 is approximately equal to half the wavelength. The center of reflection is taken in the middle of the gap between the two reflectors 230. The nominal distance from the center of reflection to the center of excitation of the electrodes 240 is seven eighths of the wavelength, and it can be varied within ± 10% of the period of the electrodes 240 of the converter, shifting the reflectors 230 within the cell 210 to find the optimal unidirectionality. A pair of reflectors 230 is placed between two pairs of transducer electrodes 240, which are connected in series to two busbars 260. The critical dimensions of this design are of the order of one eighth of the wavelength, which makes this design less attractive for applications where high frequencies are used compared to the design described above with reference to FIG. one.
На фиг. 3 показан вариант осуществления, в котором ПАВ-устройство 300 имеет еще по меньшей мере одну пару электродов 345, которые по существу эквивалентны первой паре электродов 340, причем каждая из дополнительных пар электродов 345 смещена относительно первой пары электродов на расстояние, кратное длине волны, и подключена к тем же шинам 360 и с такой же полярностью, как и первая пара электродов 340.In FIG. 3 shows an embodiment in which the SAW device 300 has at least one pair of electrodes 345 that are substantially equivalent to the first pair of electrodes 340, each of the additional pairs of electrodes 345 being offset from the first pair of electrodes by a multiple of the wavelength, and connected to the same buses 360 and with the same polarity as the first pair of electrodes 340.
В другом варианте осуществления ПАВ-устройство имеет еще по меньшей мере один отражатель 335, по существу эквивалентный первому отражателю 330, причем каждый дополнительный отражатель 335 смещен относительно первого отражателя 330 на расстояние, кратное длине волны, причем если предусмотрены дополнительные пары электродов 345, то для соответствующего количества длин волн (т) будет верно ш±и+1, чтобы избежать перекрытия отражателей 330, 335 электродами 340, 345 преобразователя. Положительные значения ш, η соответствуют смещению вправо. Эта процедура позволяет варьировать количество пар электродов 340, 345 преобразователя и отражателей 330, 335 в конструкции, создавая тем самым взвешенные однонаправленные конструкции с улучшенными рабочими характеристиками.In another embodiment, the SAW device has at least one reflector 335, substantially equivalent to the first reflector 330, with each additional reflector 335 offset from the first reflector 330 by a multiple of the wavelength, and if additional pairs of electrodes 345 are provided, then for the corresponding number of wavelengths (t) will be true w ± and + 1 to avoid overlapping reflectors 330, 335 with the electrodes 340, 345 of the Converter. Positive values of w, η correspond to a shift to the right. This procedure allows you to vary the number of pairs of electrodes 340, 345 of the Converter and reflectors 330, 335 in the design, thereby creating a weighted unidirectional structure with improved performance.
На фиг. 4 изображено ПАВ-устройство 400 с множеством периодически повторяющихся одинаковых секций, представленных на фиг. 1, в котором электроды 440 преобразователя подключены к шинам 460 противоположной полярности, причем период их следования равен двум длинам волны. В каждой секции используется только одна пара электродов 440, а отражатель 430 выполнен в виде единого отражателя шириной в половину длины волны и является «плавающим», или разомкнутым. Этот вариант осуществления соответствует невзвешенному однонаправленному ПАВ-преобразователю. Очевидно, что в несимметричной схеме сигнал подается на одну из шин 460, а другая шина 460 заземляется. Этот однонаправленный преобразователь может быть использован для генерации ПАВ с низкими потерями и имеет многочисленные применения, такие как, например, ПАВ-датчики, исполнительные механизмы и т. п.In FIG. 4 shows a SAW device 400 with a plurality of periodically repeating identical sections shown in FIG. 1, in which the electrodes 440 of the Converter are connected to buses 460 of opposite polarity, and the period of their repetition is equal to two wavelengths. In each section, only one pair of electrodes 440 is used, and the reflector 430 is made in the form of a single reflector half a wavelength wide and is "floating", or open. This embodiment corresponds to an unweighted unidirectional SAW converter. Obviously, in an asymmetrical circuit, the signal is applied to one of the buses 460, and the other bus 460 is grounded. This unidirectional converter can be used to generate low-loss SAWs and has numerous applications, such as, for example, SAW sensors, actuators, etc.
На фиг. 5 показан вариант осуществления изобретения, пригодный для применения в фильтрах. По меньшей мере один однонаправленный ПАВ-преобразователь 500 подключен к входным шинам 560; он функционирует как входной преобразователь и генерирует ПАВ в некотором акустическом канале 570. Приемный преобразователь 590, представленный схематически, подключен к выходным шинам 565 и размещен в том же акустическом канале 570. Следует отметить, что приемный преобразователь 590 имеет более двух электродов 545. Следует также отметить, что в любом из вариантов осуществления настоящего изобретения преобразователь может иметь любое количество электродов - без выхода за пределы объема изобретения.In FIG. 5 shows an embodiment of the invention suitable for use in filters. At least one unidirectional SAW converter 500 is connected to input buses 560; it functions as an input transducer and generates a SAW in some acoustic channel 570. The receiving transducer 590, shown schematically, is connected to the output buses 565 and placed in the same acoustic channel 570. It should be noted that the receiving transducer 590 has more than two electrodes 545. It should also be note that in any of the embodiments of the present invention, the transducer may have any number of electrodes - without going beyond the scope of the invention.
На фиг. 6 показан вариант осуществления изобретения, в котором по меньшей мере два однонаправленных ПАВ-преобразователя 600 размещены в параллельных акустических подканалах 610 с апертурой V, отстоящих друг от друга на расстоянии, сравнимом с длиной волны, в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны, и электрически подключены параллельно. В показанном примере параллельно соединены четыре однонаправленных преобразователя. Преобразователи разделены узкими шинами 682, 683 шириной порядка одной длины волны. Вырабатываемые всеми преобразователями в направлении вперед (вправо) ПАВ создают единый акустический пучок с общей апертурой, близкой к 4\ν. Параллельное соединение упомянутых преобразователей уменьшает активные и дифракIn FIG. 6 shows an embodiment of the invention in which at least two unidirectional SAW transducers 600 are placed in parallel acoustic subchannels 610 with aperture V, spaced apart from each other by a distance comparable to the wavelength, in a direction perpendicular to the direction of wave propagation, and electrically connected parallel. In the example shown, four unidirectional transducers are connected in parallel. The converters are separated by narrow buses 682, 683 with a width of the order of one wavelength. The surfactants generated by all converters in the forward (right) direction create a single acoustic beam with a common aperture close to 4 \ ν. Parallel connection of said converters reduces active and diffraction
- 5 010995 ционные потери.- 5 010995 loss.
На фиг. 7 изображено ПАВ-устройство, используемое в системе с ПАВ-метками, в которой один однонаправленный преобразователь 700 и идентификационные ПАВ-метки 720 применяются в акустическом канале 710 для формирования ответных сигналов, соответствующих идентификационному коду устройства, снабженного такими идентификационными ПАВ-метками 720.In FIG. 7 illustrates a SAW device used in a SAW tag system in which one unidirectional transducer 700 and SAW tag 720 are used in the acoustic channel 710 to generate response signals corresponding to the identification code of a device equipped with such SAW tag 720.
Очевидно, что в настоящем изобретении можно применить несколько известных решений, используемых в ПАВ-устройствах. Например, упомянутый однонаправленный преобразователь может быть с линейной частотной модуляцией, т. е. содержать несколько таких секций, расположенных квазипериодически, с периодом, равным длине секции или превышающим длину секции на целое число длин волны, причем длина волны медленно изменяется вдоль конструкции.Obviously, in the present invention, several well-known solutions used in SAW devices can be applied. For example, the said unidirectional converter can be linearly frequency modulated, i.e., contain several such sections arranged quasiperiodically, with a period equal to the length of the section or exceeding the length of the section by an integer number of wavelengths, the wavelength slowly changing along the structure.
Еще одной возможностью является использование веерообразной конфигурации. Специалисту в данной области техники ясно, что такие стандартные варианты входят в объем данного изобретения.Another possibility is the use of a fan-shaped configuration. One skilled in the art will appreciate that such standard variations are included in the scope of this invention.
Использование электродов шириной в одну четвертую длины волны и шире в настоящем изобретении позволяет изготавливать устройства с помощью стандартных литографических технологий вплоть до диапазона частот 2-3 ГГц. Использование в качестве отражателей широких и «плавающих» электродов резко снижает активные потери, особенно в задачах, где важна широкая апертура, таких как ПАВметки.The use of electrodes with a width of one fourth wavelength and wider in the present invention allows the manufacture of devices using standard lithographic technologies up to a frequency range of 2-3 GHz. The use of wide and “floating” electrodes as reflectors sharply reduces active losses, especially in tasks where a wide aperture, such as SAW tags, is important.
На фиг. 8А-8Е показаны профили амплитуды 810 и фазы 820 дифрагированной волны импульса опроса на пьезоэлектрической подложке на разных расстояниях от преобразователя. Что касается двух крайних иллюстраций, то на фиг. 8А показана форма сигнала в ближней зоне, а на фиг. 8Е показана форма сигнала в дальней зоне. Как видно на фиг. 8Е, по мере удаления от преобразователя импульс опроса расширяется и рассеивается. На фиг. 8Е показано, что и амплитуда 810, и фаза 820 импульса имеют главный лепесток 830 и боковые лепестки 835, выглядящие как «плечи» главного лепестка 830. Эти лепестки 830, 835 составляют большую часть отражаемой энергии. Желательно уловить максимально возможное количество этой отраженной энергии.In FIG. 8A-8E show amplitude profiles 810 and phase 820 of a diffracted wave of a polling pulse on a piezoelectric substrate at different distances from the transducer. As for the two extreme illustrations, in FIG. 8A shows a near waveform, and FIG. 8E shows a waveform in the far zone. As seen in FIG. 8E, as you move away from the transducer, the polling pulse expands and dissipates. In FIG. 8E shows that both the amplitude 810 and the pulse phase 820 have a main lobe 830 and side lobes 835 that look like “shoulders” of the main lobe 830. These lobes 830, 835 make up most of the reflected energy. It is advisable to catch the maximum possible amount of this reflected energy.
На фиг. 9 показан выполненный в соответствии с настоящим изобретением отражатель на пьезоэлектрической подложке, выполненный в существенной степени соответствующим зоне дифракции импульса опроса. На фиг. 10 представлена типичная ПАВ-метка 1000, в которой используются отражатели 1010 такого типа, который изображен в деталях на фиг. 9. Как показано, выполненный в соответствии с настоящим изобретением отражатель 1010 может быть использован либо в ближней зоне 1020 импульса опроса для улавливания энергии, изображенной на фиг. 8А, либо в дальней зоне 1030 для улавливания энергии, изображенной на фиг. 8Е. Разумеется, в случае радиочастотной идентификационной ПАВ-метки (ВЕГО) обычно будет использоваться множество таких отражателей 1010, что означает, что один отражатель 1010 или одни отражатели 1010 того типа, который описан в данном патенте, могут быть использованы в ближней зоне 1020 на подложке, а другие - в дальней зоне 1030 на той же подложке, и все это не выходит за пределы объема настоящего изобретения.In FIG. 9 shows a reflector made in accordance with the present invention on a piezoelectric substrate, made substantially corresponding to the diffraction zone of the interrogation pulse. In FIG. 10 shows a typical SAW tag 1000 that uses reflectors 1010 of the type shown in detail in FIG. 9. As shown, a reflector 1010 made in accordance with the present invention can be used either in the near region 1020 of the polling pulse to capture the energy depicted in FIG. 8A, or in the far zone 1030 to capture the energy depicted in FIG. 8E. Of course, in the case of a radio frequency identification SAW tag (VEGO), a plurality of such reflectors 1010 will usually be used, which means that one reflector 1010 or one reflectors 1010 of the type described in this patent can be used in the near field 1020 on the substrate, and others in the far zone 1030 on the same substrate, and all this is not beyond the scope of the present invention.
Как изображено на фиг. 9, отражателю придается такая форма или кривизна, чтобы бы он по существу соответствовал контуру постоянной фазы или контуру постоянной амплитуды, или тому и другому, в зоне дифракции импульса опроса. Разумеется, если используются неметаллические отражатели, или если, в случае металлических отражателей, отражатели не изолированы электрически, необходимо обеспечить совпадение лишь с контуром постоянной фазы импульса опроса.As shown in FIG. 9, the reflector is given such a shape or curvature that it substantially matches the constant phase loop or the constant amplitude loop, or both, in the diffraction zone of the polling pulse. Of course, if non-metallic reflectors are used, or if, in the case of metal reflectors, the reflectors are not electrically isolated, it is only necessary to ensure coincidence with the contour of the constant phase of the polling pulse.
Существенное преимущество может обеспечиваться сегментацией отражателя для придания ему формы с практической кривизной, соответствующей контуру постоянной фазы или контуру постоянной амплитуды в дифракционной зоне импульса опроса. Это имеет преимущество с точки зрения производства, поскольку труднее образовать кривые, повторяющие контуры сигнала, чем использовать небольшие прямые линии для его аппроксимации. Еще одним преимуществом сегментации в случае металлических отражателей является то, что облегчается управление напряжением в отражателе. В одном варианте осуществления изобретения было обнаружено, что положительный эффект дает членение отражателя на сегменты, разделенные пространствами, приблизительно равными четверти длины волны на центральной частоте ПАВ, распространяемой преобразователем.A significant advantage can be provided by segmentation of the reflector to give it a shape with practical curvature corresponding to a constant phase loop or a constant amplitude loop in the diffraction zone of a polling pulse. This has an advantage in terms of production, since it is more difficult to form curves that follow the contours of the signal than using small straight lines to approximate it. Another advantage of segmentation in the case of metal reflectors is that voltage control in the reflector is facilitated. In one embodiment of the invention, it has been found that a positive effect is achieved by dividing the reflector into segments separated by spaces approximately equal to a quarter of the wavelength at the center frequency of the surfactant distributed by the converter.
Еще одним преимуществом искривления отражателя является то, что это позволяет фокусировать отраженный сигнал так, что обеспечивается возможность получения ответного импульса при его обнаружении преобразователем приблизительно такой же формы, как и у импульса опроса. Таким образом ответный импульс будет иметь по существу такую же фазу и амплитуду, как и та часть импульса опроса, которая достигает отражателя.Another advantage of the curvature of the reflector is that it allows you to focus the reflected signal so that it is possible to receive a response pulse when it is detected by the converter with approximately the same shape as that of the polling pulse. Thus, the response pulse will have essentially the same phase and amplitude as that portion of the polling pulse that reaches the reflector.
Описанная в данном изобретении конструкция может быть использована как для разомкнутых отражателей, так и для замкнутых отражателей. Ее можно также использовать для неметаллических отражателей. В случае неметаллических и замкнутых металлических отражателей соответствие необходимо лишь с контуром постоянной фазы сигнала опроса.The design described in this invention can be used for both open reflectors and closed reflectors. It can also be used for non-metallic reflectors. In the case of non-metallic and closed metal reflectors, correspondence is necessary only with the constant phase circuit of the polling signal.
Как можно видеть на фиг. 8Е, лучше, если отражатель захватывает главный лепесток 830 и первые боковые лепестки 835 импульса опроса. Разумеется, отражателю ближней зоны, как можно видеть на фиг. 8Е, необходимо захватывать лишь главный лепесток 830, поскольку боковые лепестки 835 фактичеAs can be seen in FIG. 8E, it is better if the reflector captures the main lobe 830 and the first side lobes 835 of the polling pulse. Of course, the near-field reflector, as can be seen in FIG. 8E, only the main lobe 830 needs to be captured, since the side lobes 835 are actually
- 6 010995 ски неразличимы. В случае дальней зоны при использовании сегментированного отражателя преимущество было обнаружено при использовании четырех сегментов для каждого из боковых лепестков 835 и восьми сегментов для главного лепестка 830 при общем количестве сегментов в отражателе, равном шестнадцати.- 6 010995 ski indistinguishable. In the case of the far zone when using a segmented reflector, an advantage was found when using four segments for each of the side lobes 835 and eight segments for the main lobe 830 with a total number of segments in the reflector equal to sixteen.
На фиг. 11 изображен характерный пример сегментированного металлического разомкнутого отражателя, выполненного в соответствии с настоящим изобретением, форма которого по существу соответствует как амплитуде, так и контуру постоянной фазы дифракционной зоны импульса опроса.In FIG. 11 shows a typical example of a segmented metal open reflector made in accordance with the present invention, the shape of which essentially corresponds to both the amplitude and the constant phase profile of the diffraction zone of the polling pulse.
Несмотря на то, что настоящее изобретение описано в подробностях, специалистам в данной области техники следует иметь в виду, что в нем возможны различные изменения, замены и преобразования без выхода за пределы сущности и объема данного изобретения в его самом широком виде.Although the present invention is described in detail, those skilled in the art should bear in mind that various changes, substitutions and transformations are possible without departing from the spirit and scope of the present invention in its broadest form.
Claims (39)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US50969303P | 2003-10-08 | 2003-10-08 | |
| PCT/US2004/033353 WO2005036898A2 (en) | 2003-10-08 | 2004-10-08 | A single phase unidirectional surface acoustic wave transducer and improved reflectors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200600550A1 EA200600550A1 (en) | 2006-10-27 |
| EA010995B1 true EA010995B1 (en) | 2008-12-30 |
Family
ID=34435013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200600550A EA010995B1 (en) | 2003-10-08 | 2004-10-08 | Single phase unidirectional surface acoustic transducer and improved reflectors |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7173360B2 (en) |
| EP (1) | EP1678823A2 (en) |
| JP (1) | JP2007508752A (en) |
| KR (1) | KR20060121906A (en) |
| CN (2) | CN1864327B (en) |
| AU (1) | AU2004306775A1 (en) |
| BR (1) | BRPI0415227A (en) |
| CA (1) | CA2542328A1 (en) |
| EA (1) | EA010995B1 (en) |
| NZ (1) | NZ546461A (en) |
| WO (1) | WO2005036898A2 (en) |
| ZA (1) | ZA200602915B (en) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8436509B1 (en) | 2008-07-08 | 2013-05-07 | Saudia Corporation | High-frequency shear-horizontal surface acoustic wave sensor |
| DE102009017935A1 (en) * | 2009-04-17 | 2010-10-21 | Man Turbo Ag | Turbomachine component and turbo machine equipped therewith |
| DE102011006963B4 (en) | 2011-04-07 | 2017-08-24 | Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. | Multitrack unidirectional transducer |
| CN102571028B (en) * | 2012-03-06 | 2014-10-15 | 天津大学 | Surface acoustic wave reflecting grating |
| JP2014087039A (en) * | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Kazuhiko Yamanouchi | Unidirectional surface acoustic wave transducer and electronic device using the same |
| US9726646B1 (en) * | 2013-05-29 | 2017-08-08 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Resonant surface acoustic wave chemical detector |
| DE102014118000A1 (en) * | 2014-12-05 | 2016-06-09 | Epcos Ag | Arrangement with a strain gauge filter and steep right flank |
| US10261078B2 (en) | 2015-08-17 | 2019-04-16 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Shear horizontal surface acoustic wave (SH-SAW) resonators and arrays thereof |
| US10009002B1 (en) | 2015-09-04 | 2018-06-26 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Methods for suppressing spurious modes in microresonators |
| KR102205186B1 (en) * | 2017-12-27 | 2021-01-20 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | Acoustic wave filter |
| US11405014B1 (en) | 2019-06-27 | 2022-08-02 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Solid-state tuning behavior in acoustic resonators |
| US20210119602A1 (en) * | 2019-10-18 | 2021-04-22 | Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Low-loss and wide-band acoustic delay lines using aluminum nitride thin films |
| CN112968687A (en) * | 2021-02-18 | 2021-06-15 | 浙江大学 | High-quality-factor surface acoustic wave resonator |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3908137A (en) * | 1973-12-26 | 1975-09-23 | Magnavox Co | Apparatus and method for triple transit signal cancellation in an acoustical surface wave device |
| US4059831A (en) * | 1975-10-06 | 1977-11-22 | Northwestern University | Passive transponders using acoustic surface wave devices |
| US4096477A (en) * | 1975-10-06 | 1978-06-20 | Northwestern University | Identification system using coded passive transponders |
| GB2165424A (en) * | 1984-10-09 | 1986-04-09 | X Cyte Inc | Surface acoustic wave passive transponder having acoustic reflectors |
| US5841214A (en) * | 1994-02-22 | 1998-11-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Identification mark operating with acoustic surface waves |
| US20020005677A1 (en) * | 1998-12-23 | 2002-01-17 | Leonhard Reindl | Surface acoustic wave component which can be interrogated by radio and has an optimum code size |
| US6759789B2 (en) * | 2002-10-18 | 2004-07-06 | Rf Saw Components, Inc. | Surface acoustic wave identification tag having an interdigital transducer adapted for code discrimination and methods of operation and manufacture thereof |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3267639D1 (en) * | 1981-02-04 | 1986-01-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Surface acoustic wave device |
| US4393358A (en) * | 1981-11-18 | 1983-07-12 | Zenith Radio Corporation | Surface wave acoustic device with compensation for diffraction effects |
| US4499393A (en) * | 1984-02-15 | 1985-02-12 | Trw Inc. | Surface acoustic wave spectrum analyzer |
| US4620167A (en) * | 1985-05-09 | 1986-10-28 | Trw Inc. | Surface acoustic wave systems and methods |
| JPH02272817A (en) * | 1989-04-14 | 1990-11-07 | Hitachi Ltd | Surface acoustic wave device, its manufacture and communication equipment using the device |
| JPH0373607A (en) * | 1989-08-13 | 1991-03-28 | Kazuhiko Yamanouchi | Surface acoustic wave converter and resonator |
| JPH03119815A (en) * | 1989-10-01 | 1991-05-22 | Kazuhiko Yamanouchi | Internal reflection type unidirectional surface acoustic wave converter with floating electrode |
| JP2779675B2 (en) * | 1989-12-31 | 1998-07-23 | 和彦 山之内 | Surface acoustic wave device and surface acoustic wave filter |
| JPH07231238A (en) * | 1994-02-17 | 1995-08-29 | Kazuhiko Yamanouchi | Surface acoustic wave converter |
| JP3014930B2 (en) * | 1994-10-25 | 2000-02-28 | 正男 竹内 | Surface acoustic wave device |
| DE69522066T2 (en) * | 1994-09-28 | 2002-03-28 | Masao Takeuchi | Surface acoustic wave arrangement |
| EP0827105A3 (en) * | 1996-08-29 | 2000-10-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Identification or sensing device operating with acoustic surface waves |
| JPH10256870A (en) * | 1997-03-14 | 1998-09-25 | Ngk Insulators Ltd | Surface acoustic wave device |
| JPH1197967A (en) * | 1997-09-23 | 1999-04-09 | Kazuhiko Yamanouchi | Surface acoustic wave uni-directional transformer and electronic device |
| JPH11145760A (en) * | 1997-11-12 | 1999-05-28 | Nec Corp | Saw device |
| JP4058859B2 (en) * | 1999-10-04 | 2008-03-12 | 三菱マテリアル株式会社 | Surface acoustic wave device |
| AU7963000A (en) * | 1999-11-11 | 2001-06-06 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface acoustic wave device |
| US6462698B2 (en) * | 2000-06-02 | 2002-10-08 | Research In Motion Limited | Wireless communication system using surface acoustic wave (SAW) single-phase unidirectional transducer (SPUDT) techniques |
| US6958696B2 (en) * | 2002-10-09 | 2005-10-25 | Rf Saw Components, Inc. | Transfer function system for determining an identifier on a surface acoustic wave identification tag and method of operating the same |
| US7100451B2 (en) * | 2003-08-29 | 2006-09-05 | Sawtek, Inc. | Surface acoustic wave sensing system and method for measuring pressure and temperature |
| US6967428B2 (en) * | 2003-12-09 | 2005-11-22 | P. J. Edmonson Ltd. | Selectable reflector arrays for SAW sensors and identification devices |
| JP4457914B2 (en) * | 2004-02-26 | 2010-04-28 | エプソントヨコム株式会社 | Unidirectional surface acoustic wave transducer and surface acoustic wave device using the same |
| JP2005268962A (en) * | 2004-03-16 | 2005-09-29 | Toyo Commun Equip Co Ltd | Unidirectional surface acoustic wave transducer and surface acoustic wave device employing the same |
-
2004
- 2004-10-08 EA EA200600550A patent/EA010995B1/en not_active IP Right Cessation
- 2004-10-08 AU AU2004306775A patent/AU2004306775A1/en not_active Abandoned
- 2004-10-08 WO PCT/US2004/033353 patent/WO2005036898A2/en active Application Filing
- 2004-10-08 NZ NZ546461A patent/NZ546461A/en unknown
- 2004-10-08 CA CA002542328A patent/CA2542328A1/en not_active Abandoned
- 2004-10-08 CN CN2004800294315A patent/CN1864327B/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-10-08 CN CNA2009100066296A patent/CN101562434A/en active Pending
- 2004-10-08 JP JP2006534416A patent/JP2007508752A/en active Pending
- 2004-10-08 BR BRPI0415227-1A patent/BRPI0415227A/en not_active IP Right Cessation
- 2004-10-08 KR KR1020067006743A patent/KR20060121906A/en not_active Application Discontinuation
- 2004-10-08 EP EP04794645A patent/EP1678823A2/en not_active Withdrawn
- 2004-10-08 US US10/961,758 patent/US7173360B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-04-10 ZA ZA200602915A patent/ZA200602915B/en unknown
- 2006-12-18 US US11/640,027 patent/US7535151B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3908137A (en) * | 1973-12-26 | 1975-09-23 | Magnavox Co | Apparatus and method for triple transit signal cancellation in an acoustical surface wave device |
| US4059831A (en) * | 1975-10-06 | 1977-11-22 | Northwestern University | Passive transponders using acoustic surface wave devices |
| US4096477A (en) * | 1975-10-06 | 1978-06-20 | Northwestern University | Identification system using coded passive transponders |
| GB2165424A (en) * | 1984-10-09 | 1986-04-09 | X Cyte Inc | Surface acoustic wave passive transponder having acoustic reflectors |
| US5841214A (en) * | 1994-02-22 | 1998-11-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Identification mark operating with acoustic surface waves |
| US20020005677A1 (en) * | 1998-12-23 | 2002-01-17 | Leonhard Reindl | Surface acoustic wave component which can be interrogated by radio and has an optimum code size |
| US6759789B2 (en) * | 2002-10-18 | 2004-07-06 | Rf Saw Components, Inc. | Surface acoustic wave identification tag having an interdigital transducer adapted for code discrimination and methods of operation and manufacture thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7535151B2 (en) | 2009-05-19 |
| US20050099090A1 (en) | 2005-05-12 |
| ZA200602915B (en) | 2007-10-31 |
| US20070096593A1 (en) | 2007-05-03 |
| US7173360B2 (en) | 2007-02-06 |
| CA2542328A1 (en) | 2005-04-21 |
| JP2007508752A (en) | 2007-04-05 |
| EP1678823A2 (en) | 2006-07-12 |
| EA200600550A1 (en) | 2006-10-27 |
| WO2005036898A3 (en) | 2006-01-12 |
| BRPI0415227A (en) | 2006-12-05 |
| CN101562434A (en) | 2009-10-21 |
| NZ546461A (en) | 2008-06-30 |
| CN1864327A (en) | 2006-11-15 |
| CN1864327B (en) | 2010-12-01 |
| AU2004306775A1 (en) | 2005-04-21 |
| KR20060121906A (en) | 2006-11-29 |
| WO2005036898A2 (en) | 2005-04-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7535151B2 (en) | Single phase unidirectional surface acoustic wave transducer and improved reflectors | |
| US4910839A (en) | Method of making a single phase unidirectional surface acoustic wave transducer | |
| US4635008A (en) | Dispersive SAW filter with tapered transducers | |
| EP0530041B1 (en) | Surface acoustic wave unidirectional transducer having floating electrodes | |
| US4633117A (en) | Slanted and chirped surface acoustic wave devices | |
| US5336957A (en) | Surface acoustic wave convolver | |
| GB2289181A (en) | SAW filter | |
| JPH05218795A (en) | Method and device regarding surface elastic wave reflector | |
| US6842091B2 (en) | Weighted SAW reflector grating using dithered acoustic reflectors | |
| JPH025332B2 (en) | ||
| US6465930B1 (en) | Transducer with surface acoustic waves with low gap | |
| KR101384288B1 (en) | Transducer working with surface waves | |
| JP2878671B2 (en) | Surface acoustic wave device and surface acoustic wave filter | |
| US4774482A (en) | Transducer for a filter arrangement with acoustic waves | |
| SU1479984A1 (en) | Microstrip phased array with circular polarization | |
| JPS60263505A (en) | Elastic surface wave reflector and resonator having positive and negative reflection coefficients | |
| RU2038627C1 (en) | Acoustooptical deflector | |
| JP2001326552A (en) | Surface acoustic wave transducer | |
| SU1596414A1 (en) | Variable lens | |
| JPH04331505A (en) | Surface acoustic wave convolver | |
| WO1998027647A1 (en) | Surface wave device filters using resonant single phase unidirectional transducers | |
| JP3401397B2 (en) | Surface acoustic wave filter device and transducer used therefor | |
| JPS58161518A (en) | Acoustic surface wave (saw) element | |
| SU1669076A1 (en) | Four-phase unidirectional surface acoustic waves transducer | |
| Vu | On bandwidth characteristics of corrugated feed horn |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |